JP2004116118A

JP2004116118A - 構造用パネル

Info

Publication number: JP2004116118A
Application number: JP2002280392A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Masuda; 増田　潔; Akiyoshi Arai; 新井　昭義; Katsuhiko Umeda; 梅田　克彦; Atsushi Oshima; 大島　敦
Original assignee: Taisei Corp; Jamco Corp
Current assignee: Taisei Corp; Jamco Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】吸音特性に優れ、強度があり、且つ軽量である構造用パネルを提供すること。
【解決手段】多数の筒状孔３１が形成されている板状コア部材３の一方の面にメッシュ状に織ったガラス繊維を樹脂で固めた表層材４を取り付けることによって所要の強度を確保すると共に、各筒状孔３１内にはガラス繊維吸音材５を充填して、良好な吸音効果を得るようにした。パネル本体２にさらに遮音材７を設け、パネル本体２の表面から進入した音波を、板状コア部材３内部のガラス繊維吸音材５で熱エネルギーに変換されて減衰させ、更に裏面の遮音材７で反射されて表面に戻るとき板状コア部材３内部のガラス繊維吸音材５に吸収させるようにした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音効果を備えた構造用パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンサートホール等のホール内で生じた音の残響をコントロールする等のため、従来では、仕上材として吸音構造を有する部材が用いられている。このような吸音構造を有する部材に対して吸音材が用いられているが、幅広い周波数帯域での吸音性能を有しているという理由から、例えばグラスウール等の多孔質吸音材が一般的に広く用いられている。従来から広く用いられている多孔質吸音材にあっては構造的な強度を有していないため、石膏ボード等の構造用パネルの表面に多孔質吸音材を貼り付けたり、多孔質吸音材を有孔ボードで裏打ちすること等を行って壁や天井等を形成している。
【０００３】
さらに、ホール内外相互での遮音を図り騒音を低減させる場合、吸音材は騒音低減対策にも用いられるが、多孔質吸音材自体には遮音性能がないため、通常さらに遮音材を設けることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多孔質吸音材を構造用パネルの表面に貼り付けたり有孔ボードで裏打ちして用いる場合、多孔質吸音材は、手で押されたり物が当たるだけで変形してへこんでしまうという問題点を有している。
【０００５】
この問題点を解決するため、多孔質吸音材の表面に有孔ボードを取り付けて使用することが行われている。この場合、多孔質吸音材特有の高い吸音性能を確保するために、取り付けられる有孔ボードに高い開口率が要求される。この結果、有孔ボードの強度が低下してしまい、有孔ボードが壊れやすくなり、所期の目的を果たすことができなくなるという問題点を有している。
【０００６】
また、遮音材を設ける場合、一般に構造用パネルには施工性の観点から軽量であることが要求されるが、遮音性能や構造強度が満足のいくものは重量の重い遮音材であることが多く、このような遮音材が設けられた構造用パネルは重量が大きく施工性が悪いという問題点を有している。
【０００７】
したがって、音の残響をコントロールすると共に騒音を低減させる室を構築する場合、高い吸音性能を有すると同時に、所要の剛性、遮音性能、軽量、というすべての特性において満足する構造用パネルを用いたいという要望があるが、従来においてはこのような要求を満たすことのできる構造用パネルはなかった。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術における上述した問題点を解決することができる構造用パネルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によれば、構造用パネルであって、多数の筒状孔が形成されている板状コア部材の少なくとも一方の主面に通気性及び所要の剛性を有する表層材を取り付けて成るパネル本体を有し、前記筒状孔に吸音材が充填されていることを特徴とする構造用パネルが提案される。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記表層材がメッシュ状に織ったシート状部材である構造用パネルが提案される。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記表層材がガラス繊維をメッシュ状に織り樹脂で固めたシート状部材である構造用パネルが提案される。
【００１２】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、前記ガラス繊維の繊維方向を前記パネル本体の縦横方向に対して４５°に配向した構造用パネルが提案される。
【００１３】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明において、前記表層材が多数の小孔を有する金属シートである構造用パネルが提案される。
【００１４】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、前記筒状孔が前記板状コア部材の厚み方向に延びるように形成されている構造用パネルが提案される。
【００１５】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、前記筒状孔が前記板状コア部材の厚み方向と所定の角度を有するように形成されている構造用パネルが提案される。
【００１６】
請求項８の発明によれば、請求項１の発明において、前記板状コア部材が、前記筒状孔を断面六角形とするハニカムコアとして形成されている構造用パネルが提案される。
【００１７】
請求項９の発明によれば、請求項１の発明において、前記パネル本体に、前記筒状孔を覆うようにして遮音材が設けられている構造用パネルが提案される。
【００１８】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明において、前記遮音材が無孔質材料である構造用パネルが提案される。
【００１９】
請求項１１の発明によれば、請求項９の発明において、前記遮音材が鉄板材である構造用パネルが提案される。
【００２０】
請求項１２の発明によれば、請求項９の発明において、前記遮音材が鉛から成る板材である構造用パネルが提案される。
【００２１】
請求項１３の発明によれば、請求項１の発明において、前記吸音材がグラスウールである構造用パネルが提案される。
【００２２】
請求項１４の発明によれば、請求項１の発明において、前記表層材の表面に吸音特性を有する繊維を短く切って静電植毛させた構造用パネルが提案される。
【００２３】
請求項１５の発明によれば、請求項１の発明において、前記板状コア部材が吸音特性を有する材料から成る構造用パネルが提案される。
【００２４】
請求項１６の発明によれば、請求項１の発明において、前記表層材がガラス繊維をメッシュ状に織り樹脂で固めたシート状部材であり、前記板状コア部材の両面に設けられている構造用パネルが提案される。
【００２５】
請求項１７の発明によれば、構造用パネルであって、多数の筒状孔が形成されている板状コア部材の一方の主面に通気性及び所要の剛性を有する表層材が取り付けられており、前記板状コア部材の他方の主面には遮音材を介して多数の筒状孔が形成されている別の板状コア部材が取り付けられており、前記筒状孔には吸音材が充填されていることを特徴とする構造用パネルが提案される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳しく説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。構造用パネル１は吸音特性を有するように構成されたパネル本体２を備えており、パネル本体２は多数の筒状孔３１が形成されている板状コア部材３の一方の面に、通気性及び板状コア部材３の変形を防ぐために必要な所要の剛性を有する表層材４を接着して取り付けることにより構成されている。
【００２８】
板状コア部材３はアルミ材から成っており、ストライプ状に接着剤を塗ったアルミ箔を重ねて圧着し、切断して拡げることにより、所定の厚みを有し、筒状孔が多数形成された板状の形態に形成されたものである。ここでは、各筒状孔３１は断面六角形に形成されている、所謂ハニカムコアとして形成されており、板状コア部材３の軸方向がそれぞれ板状コア部材３の厚み方向と所定の角度を有するように形成されている。そして、各筒状孔３１内には短く切断されたガラス繊維吸音材５が充填されている。しかし、筒状孔３１内に充填する吸音材はガラス繊維以外の適宜の吸音材料とすることができる。
【００２９】
なお、ハニカムコアの両表面に表層材として、ガラス繊維の織布を樹脂で固めた材料を張り付けてパネルとした構造材料を一般にハニカムパネルと称している。６角形断面に替えて、円形断面のセルをもつコア（ロールコア）を使ったパネルも、一般的にハニカムパネルと称されている。
【００３０】
板状コア部材３の一方の表面を覆っている表層材４は、ガラス繊維をメッシュ状に織った織布にフェノール樹脂を含浸させた材料から成っており、したがって、表層材４は音波の透過性を確保すると同時に高い曲げ剛性を有する部材となっている。
【００３１】
ガラス繊維吸音材５が筒状孔３１から表層材４のメッシュの隙間を介して漏出し、構造用パネル１が取り付けられた室内に散乱することがないよう、表層材４上には、ガラス繊維吸音材５の漏出は防ぐが透音性を有するポリエステル布地やガラスクロスなどの布地やフィルムから成るカバー材６が設けられている。本実施の形態では、カバー材６は表層材４を覆うようにして表層材４上に設けられているが、カバー材６を表層材４の下に設け、カバー材６を直接板状コア部材３に取り付け、この上に表層材４を設けるようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、高性能化のため、板状コア部材３の表層材４が取り付けられていない方の表面に遮音材７が接着によって取り付けられている。遮音材７は鉄や鉛等から成る薄板状の部材とすることができる。
【００３３】
構造用パネル１は、以上の如く、多数の筒状孔２１が形成されている板状コア部材３の一方の面にメッシュ状に織ったガラス繊維を樹脂で固めた表層材４が取り付けられ、各筒状孔２１内にはガラス繊維吸音材５が充填されているので、良好な吸音効果を有するものとなっている。また、パネル本体２には遮音材７も設けられているため、パネル本体２の表面から進入した音波は、板状コア部材３内部のガラス繊維吸音材５で熱エネルギーに変換されて減衰し、更に裏面の遮音材７で反射されて表面に戻るが、この間に板状コア部材３内部のガラス繊維吸音材５に吸収される。裏面の遮音材７は、板状コア部材３に接着されているので独自に振動することはなく、共振周波数ｆ_０が高く遮音特性を持っている。
【００３４】
多数の筒状孔２１が形成されている板状コア部材３は、一般的にハニカムパネルと称されており、ハニカムパネルの芯材（コア）であるハニカムコアは密度が低く、せん断強度及びせん断剛性が高いので、軽量構造に使用される。したがって、ハニカムパネルは、軽量で曲げ剛性が高い、すなわち、ＥＩ／ρが高いパネルとして構成され、さらに、パネルの芯材（コア）の空洞部に吸音材を詰めて、パネルとしての強度と吸音特性を併せて持たせることができるものである。
【００３５】
吸音特性は、グラスウールに代表される吸音材の内部に、音波の音圧によって粘性を持つ空気が出入りすることによって生ずる。この効果は「迷路効果」（Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ　Ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる効果で、迷路密度と迷路長さによって吸音効果が決まるので、筒状孔２１の長さは長い程良好な吸音効果が得られる。
【００３６】
また、一般的なパネルの遮音特性は、パネルの面積当たりの質量（パネル密度）に依存する質量則と、パネルの曲げ剛性に依存するスチフネス則によって表され、低音域における遮音特性はパネルの曲げ剛性によって決まり、中高音域においては、パネル密度によって決まる。すなわち、スチフネス則で表されるパネルの遮音特性は、パネル密度、曲げ剛性、周囲の固定方法によって決まる固有振動数（ｆ_０）を上限とし、質量則で表される遮音特性は、パネル密度と周波数に比例する。
【００３７】
本実施の形態では、斜めにせん断した板状コア部材３を用いることによって、筒状孔２１の長さを長くしてあるので、音波の通過距離を増すことによって吸音効果を高めることができる上に、パネルの厚さを薄くすることができる構成となっている。
【００３８】
本実施の形態では、断面六角形の筒状孔３１が形成されている板状コア部材３が用いられているが、断面円形の筒状孔が形成されている板状コア部材を用いるようにしてもよい。また、本実施の形態では、板状コア部材３に吸音特性を持たせるため、表層材４に通気性を持つ材料を用い、板状コア部材３の筒状孔３１内にガラス繊維吸音材５を充填するようにしたが、パネル本体２の表層材４上に吸音特性を有する繊維を短く切って静電植毛するようにしてもよいし、また、板状コア部材３を形成する材料に吸音特性を持つ材料を選定するようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態では、表層材４としてガラス繊維をメッシュ状に織った織布にフェノール樹脂を含浸させた材料を用いているが、これに代えて、例えばパンチングシート等の多数の小孔を持つ金属シートを用いるようにしてもよい。
【００４０】
図２を参照して、本発明の他の実施の形態の例について説明する。図２に示した構造用パネル１０は、図１に示した構造用パネル１において、遮音材７の表面７Ａに別の板状コア部材３’を取り付け、板状コア部材３’に表層材４’を接着により取り付けたものであり、図２の各部のうち、図１の各部と対応する部分には同一の符号を付してある。
【００４１】
構造用パネル１０においては、遮音材７は２つの板状コア部材３、３’により挟まれているため音波を受けても遮音材７は独自に振動しないので、共振周波数ｆ_０が高く遮音特性を有している。このような特性を有している遮音材７を備えた構造用パネル１０を、隣接する部屋の間に設置すると、構造用パネル１０により、それぞれの部屋の騒音が吸収されると共に、隣接する部屋に騒音が伝達しないようにすることができる。
【００４２】
図３を参照して、本発明の別の実施の形態の例について説明する。図３に示した構造用パネル２０は、板状コア部材３１の両面に表層材４、４がそれぞれ設けられ、板状コア部材３１に形成されている複数の筒状孔３１Ａの軸方向が板状コア部材３１の厚み方向と略同じ方向となっている点において図１に示した構造用パネル１と異なっている。したがって、図３の各部のうち図１の各部に対応する部分には、同一の符号を付してある。なお、符号２１で示されるのは、板状コア部材３１と２つの表層材４、４によって構成されるパネル本体である。このように、板状コア部材３１の両面に表層材４をそれぞれ取り付ける構成とし、遮音材７を省略しても十分に吸音性の高い構造用パネルを構成することができる。
【００４３】
図３に示した実施の形態では、板状コア部材３１の両面に表層材４がそれぞれ取り付けられ、これにより通気性を与えることで、構造用パネル２０において、表層材４が露出している側の空気層を利用して吸音特性を変化させることができるようになっている。しかし、用途によっては、露出している表層材４の材料を密に織ったガラス繊維の織布を樹脂で固めた材料としてもよい。
【００４４】
図４を参照して、本発明のさらに別の実施の形態の例について説明する。図４に示した構造用パネル３０は、板状コア部材３に形成されている複数の筒状孔３Ａの軸方向が板状コア部材３の厚み方向と所定の角度を有するように形成されている点において図３に示した構造用パネル２０と異なっている。したがって、図４の各部のうち図３の各部に対応する部分には、同じ符号を付している。
【００４５】
構造用パネル３０は、複数の筒状孔３Ａの軸方向が板状コア部材３の厚み方向と所定の角度を有するように形成されているので、音波の通過距離を増すことによって吸音効果を高めることができ、パネルの厚さを薄くすることができることは、図１の構造用パネル１の場合と同様である。
【００４６】
図５を参照して、本発明のさらに別の実施の形態の例について説明する。図５に示した構造用パネル４０は、板状コア部材３１の上端に縁材８を設けてパネル本体２１’を構成した点、及び表層材４１としてガラス繊維の繊維方向をパネル本体２１’の縦横方向に対して４５°に配向した構成とした点において図３に示した構造用パネル２０と異なっている。したがって、図５の各部のうち図３の各部に対応する部分には、同一の符号を付してある。
【００４７】
構造用パネル４０は、板状コア部材３１の上端に縁材８を設けてパネル本体２１’を構成し、表層材４１としてメッシュ状のガラス繊維の繊維方向をパネル本体２１’の縦横方向に対して４５°に配向したので、構造用パネル４０にせん断強度を持たせることができる。壁面を構成する構造用パネルには、一般的に、壁面としての圧縮強度や曲げ強度に加えて建築物の一部としてせん断強度が要求される場合があるが、この構造用パネル４０を用いれば、この要求に応えることができるという利点を有している。すなわち、パネルにせん断力が加わった場合、斜め４５°の繊維５１には引張り応力を生じ、周囲の部材５２に圧縮力が生じて対抗する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、構造用パネルは、以上の如く、多数の筒状孔が形成されている板状コア部材の少なくとも一方の主面に通気性及び所要の剛性を有する表層材が取り付けられ、各筒状孔内には吸音材が充填されているので、良好な吸音効果を有するものとなっている。また、パネル本体には遮音材も設けられているため、パネル本体の表面から進入した音波は、板状コア部材内部の吸音材で熱エネルギーに変換されて減衰し、更に裏面の遮音材で反射されて表面に戻るが、この間に板状コア部材内部の吸音材に吸収される。裏面の遮音材は、板状コア部材に接着されているので独自に振動することはなく、共振周波数ｆ_０が高く遮音特性を持っている。
【００４９】
また、筒状孔が板状コア部材の厚み方向と所定の角度を有するように形成した構造用パネルでは、筒状孔の長さを長くしてあるので、音波の通過距離を増すことによって吸音効果を高めることができる上に、構造用パネルの厚さを薄くすることができる構成となっている。
【００５０】
遮音材が２つの板状コア部材により挟まれている構造用パネルにおいては、音波を受けても遮音材は独自に振動しないので、共振周波数ｆ_０が高く遮音特性を有している。このような特性を有している遮音材を備えた構造用パネルを隣接する部屋の間に設置すると、構造用パネルにより、それぞれの部屋の騒音が吸収されると共に、隣接する部屋に騒音が伝達しないようにすることができる。
【００５１】
また、板状コア部材の両面に表層材がそれぞれ取り付けられた構造用パネルにあっては、これにより通気性を与えることで、表層材が露出している側の空気層を利用して吸音特性を変化させることができるようになっている。
【００５２】
板状コア部材の上端に縁材を設けてパネル本体を構成し、表層材としてメッシュ状のガラス繊維の繊維方向をパネル本体の縦横方向に対して４５°に配向させた構造用パネルにあっては、構造用パネルにせん断強度を持たせることができる。すなわち、パネルにせん断力が加わった場合、斜め４５°のガラス繊維には引張り応力を生じ、縁材に圧縮力が生じて対抗することができる。
【００５３】
このように、吸音効果を持ち、さらに簡単な構造で遮音性能をも有する軽量でありながら所要の強度を有する構造用パネルを得ることができるので、施工性に優れ美観を損なうことなく室内の残響をコントロールできる、音楽ホールや劇場のパネル材として好適な構造用パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す斜視図。
【図２】本発明の他の実施の形態の例を示す斜視図。
【図３】本発明の別の実施の形態の例を示す斜視図。
【図４】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す斜視図。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す斜視図。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０　構造用パネル
２、２１　パネル本体
３、３’、３１　板状コア部材
４、４’、４１　表層材
５　ガラス繊維吸音材
６　カバー材
７　遮音材
８　縁材
３Ａ、３１Ａ　筒状孔

Claims

構造用パネルであって、多数の筒状孔が形成されている板状コア部材の少なくとも一方の主面に通気性及び所要の剛性を有する表層材を取り付けて成るパネル本体を有し、前記筒状孔に吸音材が充填されていることを特徴とする構造用パネル。
前記表層材がメッシュ状に織ったシート状部材である請求項１記載の構造用パネル。
前記表層材がガラス繊維をメッシュ状に織り樹脂で固めたシート状部材である請求項１記載の構造用パネル。
前記ガラス繊維の繊維方向を前記パネル本体の縦横方向に対して４５°に配向した請求項３記載の構造用パネル。
前記表層材が多数の小孔を有する金属シートである請求項１記載の構造用パネル。
前記筒状孔が前記板状コア部材の厚み方向に延びるように形成されている請求項１記載の構造用パネル。
前記筒状孔が前記板状コア部材の厚み方向と所定の角度を有するように形成されている請求項１記載の構造用パネル。
前記板状コア部材が、前記筒状孔を断面六角形とするハニカムコアとして形成されている請求項１記載の構造用パネル。
前記パネル本体に、前記筒状孔を覆うようにして遮音材が設けられている請求項１記載の構造用パネル。
前記遮音材が無孔質材料である請求項９記載の構造用パネル。
前記遮音材が鉄板材である請求項９記載の構造用パネル。
前記遮音材が鉛から成る板材である請求項９記載の構造用パネル。
前記吸音材がグラスウールである請求項１記載の構造用パネル。
前記表層材の表面に吸音特性を有する繊維を短く切って静電植毛させた請求項１記載の構造用パネル。
前記板状コア部材が吸音特性を有する材料から成る請求項１記載の構造用パネル。
前記表層材がガラス繊維をメッシュ状に織り樹脂で固めたシート状部材であり、前記板状コア部材の両面に設けられている請求項１記載の構造用パネル。
構造用パネルであって、多数の筒状孔が形成されている板状コア部材の一方の主面に通気性及び所要の剛性を有する表層材が取り付けられており、前記板状コア部材の他方の主面には遮音材を介して多数の筒状孔が形成されている別の板状コア部材が取り付けられており、前記筒状孔には吸音材が充填されていることを特徴とする構造用パネル。